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Data scientific structure search for ternary hydride high-temperature superconductors

三元氢化物高温超导体的数据科学结构搜索

基本信息

批准号：
22KJ1481
负责人：
SONG PENG
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Japan Advanced Institute of Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

高いフォノン振動数は、超伝導転移温度の向上に有利である。フォノン振動数はイオン質量の逆数にスケールするので、究極的軽元素たる水素が有利となる。この見立てを背景に、高圧印加で金属化させた圧力誘起の水素化物超伝導体が模索されている。先行研究では、元素種の組合せに関する場合の数が少なく探索範囲の狭い二元化合物にのみ展開されてきた。三元化合物にまで探索を拡げれば、高い転移温度を手にするチャンスは更に増し、実際、そうした物質も発見的に二、三見つかってはいるが、戦略的探索を画策すれば、場合の数は膨大で尻込みを招き、殆ど手がつけられていない。そこで本研究では、機械学習を駆使して、二元探索の範囲を超え、三元水素化物超伝導体でより高い転移温度を実現する超伝導体を見つけ出す試みを展開している。自身の結晶化学的な素養を活かし、固溶の熱力学的安定性、格子の動的安定性の両面が担保された新たな超伝導体を探索している。組成の候補を絞り込めば、それぞれの組成に対して遺伝的アルゴリズムによる結晶構造候補を生成し、圧力依存のエンタルピー値を評価して、比較することで、熱力学的に安定な結晶構造を決定することが可能である。ネックとなる組成候補の絞り込みに対して、三元相図上での安定相出現パターンについて一定の知見を見出しつつあり、これに基づいて物質探索を進めている。研究開始時までに［La／Y系］、［Y／Mg系］の三元水素化物超伝導体の発見に至っていたが、当該研究期間中には更に物質探索を進め、［Mg／Sc系］、［Y／Ce系］、［La／Ce系］について新規の超伝導体を発見した。3種の元素を組み合わせた超伝導体予測は、組み合わせが大量で難しい問題であるが、世界中で精力的に超伝導体探索の競争が繰り広げられる中、データ科学の手法をスパコンシミュレーションと組み合わせて次々と新しい組み合わせの発見が続く快挙となっている。

High vibration frequency, high conductivity, high temperature shift and upward favorable temperature. The number of vibrations is the inverse of the mass, and the ultimate element is water. This phenomenon occurs in the background, high voltage metallization, high pressure induced hydration and superconductivity. In advance, the number of cases related to the combination of elemental species has been studied, and the development of binary compounds in narrow areas has been explored. Ternary compounds are open to exploration, and high temperatures increase the opportunities for discovery. In reality, there are two or three aspects of material discovery. Strategic exploration is planned, and the number of occasions is expanding. There is no limit to the number of occasions, and there is no limit to the number of occasions. In this paper, we study the mechanism of mechanical learning, binary exploration and ternary hydration superconductors, which are characterized by high temperature shift and superconductors. The crystal chemistry, thermodynamic stability of solid solution, dynamic stability of lattice and surface guarantee are the key to the exploration of new superconductors. The composition of the candidate, the composition of the candidate, the pressure dependence of the candidate, the comparison of the candidate, the stability of the candidate. The composition of the candidate phase is related to the ternary phase, and the stable phase appears in the ternary phase. At the beginning of the study,[La/Y],[Y/Mg] ternary hydrate superconductors were discovered, and during the study, new superconductors were discovered,[Mg/Sc],[Y/Ce], and [La/Ce]. Three kinds of elements are combined to form a large number of superconductors. The competition for superconductors in the world is very difficult. The scientific method is to form a new superconductor.

项目成果

期刊论文数量（12）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

High-pressure behavior of tetragonal barium carbodiimide, BaNCN

四方碳二亚胺钡BaNCN的高压行为

DOI：
10.1016/j.jallcom.2022.165632
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Alloys and Compounds
影响因子：
6.2
作者：
Masubuchi Yuji;Miyazaki Suzuka;Song Peng;Yamamoto Takafumi;Nakano Kosuke;Hongo Kenta;Maezono Ryo
通讯作者：
Maezono Ryo

First-principles calculations of pressure dependence of superconductivity in Lanthanum-Thorium hydride

氢化镧钍超导性压力依赖性的第一性原理计算